抗震报告_yao

姓名:姚龙

学号：112327

指导教师：胡晓伦

完成日期：2012-1-3

目录

第一章工程概况 (1)

第二章有限元模型 (3)

第三章静力分析 (5)

第四章动力特性分析 (7)

第五章反应谱分析 (13)

第六章动力时程分析 (20)

第七章关键截面验算 (27)

第八章附录 (30)

第一章 工程概况

本报告计算模型选用本科毕业设计论文题目，某大桥为85m+150m+85m 的三跨变截面预应力混凝土连续箱梁桥，桥面宽度为0.5m+10m+0.5m ，采用悬臂挂篮施工工艺。主梁采用单箱单室形式，支点梁高取8.5m ，跨中梁高取3m 。梁底立面按二次抛物线变化。桥面铺装采用10cm 沥青混凝土铺装层，重度23kN/3

m ；桥面每侧防撞护栏10kN/m 。则桥面二期恒载=4321010231.0=⨯+⨯⨯kN/m 。由于毕业设计没有给出下部结构资料，本报告拟采用单柱式桥墩，墩柱采用5⨯5m 实心截面（未配筋），采用C50混凝土，承台为12⨯12m 的实心截面，桩基础采用直径1.6m 长22m 的钻孔灌注桩，每个承台下布置有16根桩。其中一墩顶设置固定盆式支座，另一墩顶设置单向活动盆式支座。假设桥梁位于南京市江宁区某场地。由《JTGT B02-01-2008 公路桥梁抗震设计细则》表3.1.2知本桥梁抗震设防类别为B 类，对该桥进行E1和E2两阶段的抗震验算，确定抗震性能目标如下表。

表1-1 各设防类别桥梁的抗震设防目标

表1-2 钻孔地质资料

图1-1 跨中断面图

图1-2 支点断面图

第二章 有限元模型

采用Midas Civil 2010有限元软件进行模拟。模型采用杆系有限元模拟，采用弹性连接模拟支座，建模时在支座中心的顶、底位置处各建立一节点，顶节点作为从属节点与主梁上对应节点通过“刚性连接”刚结起来，在顶、底节点之间建立“弹性连接”的“一般类型”来模拟支座，弹性连接的刚度按照支座各方向的实际刚度输入，底节点为墩或者桥台的上部节点。桥台和墩的下部基础采用固结处理。固定盆式支座以较大的刚度约束梁的位移而放松对转动的约束，即模拟为SDx= SDy= SDz 无穷大，而SRx= SRy= SRz=0的一个弹性连接。由08细则6.3.7知活动盆式支座可用双线性理想弹塑性弹簧单元模拟。桩基础与土体之间的相互作用采用节点弹性支承来模拟，弹簧刚度的计算参考《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）的附录P 提供的方法。首先根据地质情况和计算精度要求将桩分成若干段，然后确定每段桩的计算宽度1b 、地基水平抗力系数z C 、该段桩的长度L ，上述三个数值的乘积就是弹簧的水平刚度，一般水平X 、Y 方向的刚度相同。对于桩底的弹簧刚度可以由桩的截面积和地基竖向抗力系数的乘积得到，其中m 值参照教材基础工程中的表选取。

活动盆式支座临界滑动摩擦力m ax F （kN ）：

R F d μ=max

初始刚度为：

y

x F k max = 式中：

——滑动摩擦系数，一般取0.02； R ——支座所承担的上部结构重力（kN ）；

——活动盆式支座屈服位移（m ）一般取0.002—0.005m

查得桥台支座反力为3656kN ，墩处支座反力为58497 kN 。在MIDAS 中用一般连接的滞后系统来模拟活动盆式支座。将“屈服后刚度与弹性刚度之比”设为极小值，将“调整指数”设为极大值，以达到双线性理想弹塑性弹簧单元的模拟。

表2-1 非岩石类土的比例系数m 值

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）P.0.1的规定：

桩的计算宽度1b =b k k 0ϕ

式中：0k —空间工作系数，0k =1+1/b ；

ϕk —形状换算系数，圆形桩取0.9，矩形桩取1.0；

b —垂直于水平力作用方向的桩宽度。

本模型ϕk =1.0，1b =b k k 0ϕ=ϕk （b+1）=1.6+1=2.6m 。

桩底面地基土竖向地基系数h m C 00=

式中：0m —桩底面地基土竖向地基系数的比例系数，近似取0m =m ；

h —桩的入土深度。

桩底的弹簧刚度z E =0C ⨯S=80⨯22⨯π⨯0.8⨯0.8=3538.7 MN/m

由m 法可知z C =mz ，其中m 取表2-1中的平均值，每段桩计算参数如下：

图2-1 成桥模型

第三章静力分析

本设计桥梁静力分析考虑自重、预应力以及桥面铺装的作用。弯矩、剪力以及挠度静力图示如下图。最大挠度为3.4cm，满足规范要求。

图3-1 自重作用下弯矩图

图3-2 自重作用下剪力图

图3-3 自重作用下变形图

图3-4 成桥弯矩图

图3-5 成桥剪力图

图3-6 成桥变形图

第四章 动力特性分析

通过特征值分析计算结构的基频和振型，分析结构的动力特性特点。比较有无预应力效应是的动力特性。提取的前十阶振型如下（空间三向视角）：

图4-1 Mode 1 一阶对称侧弯

图4-2 Mode 2 一阶对称竖弯

图4-3 Mode 3 一阶反对称侧弯

图4-4 Mode 4 二阶反对称竖弯

图4-5 Mode 5 二阶对称侧弯

图4-6 Mode 6 二阶反对称竖弯

图4-7 Mode 7 三阶对称竖弯

图4-8 Mode 8 二阶反对称侧弯

图4-9 Mode 9 三阶反对称竖弯

图4-10 Mode 10 三阶对称侧弯

表4-1 有预应力效应下前十阶基频

应力时结构的整体刚度会提高一些。另外，结构的基本周期比较长，由08细则10.1.3知不宜进行减震设计。